1.3. Клавиатура

Клавиатура PC представляет собой унифицированное устройство со стандартным разъемом и последовательным интерфейсом связи с системной платой. В ка­честве датчиков нажатия клавиш применяют механические контакты (открытые или герконовые), кнопки на основе токопроводящей резины, емкостные датчики и датчики на эффекте Холла. Типы клавишных датчиков влияют на надежность, долговечность и, конечно же, цену клавиатуры. Последние два типа являются самыми долговечными, поскольку в них исключены механические контактные системы. Независимо от типов применяемых датчиков нажатия клавиш, все они объединяются в матрицу. Клавиатура содержит внутренний контроллер, выпол­ненный обычно на микросхеме из семейства MCS-48 фирмы Intel, осуществля­ющий сканирование матрицы клавиш, управление индикаторами, внутреннюю диагностику и связь с системной платой последовательным интерфейсом по линиям KB-Data и KB-Clock.

Среди обычных (стандартных) исполнений существуют 3 основных типа клавиатур:

• Клавиатура XT — 83 клавиши, в оригинале без индикаторов. Впоследст­вии к ним добавили индикаторы состояния NumLock и CapsLock, управ­ляемые внутренним контроллером по нажатию соответствующих клавиш. Однако состояние этих индикаторов могло не быть синхронизированным с флагами в ОЗУ, которыми пользуются драйверы.

• Клавиатура AT — 84 клавиши, которая отличалась от XT появлением дополнительной клавиши sysreq загадочного назначения и индикаторов Num Lock, Caps Lock, Scroll Lock. Двунаправленный интерфейс с систем­ной платой позволяет программе корректно управлять индикаторами, а также программировать некоторые параметры клавиатуры и производить диагностику.

• Расширенная клавиатура (Enhanced) — 101/102 клавиши, применяемая в большинстве моделей AT и PS/2, ставшая современным стандартом. Некоторые расширенные клавиатуры (например, «Microsoft Natural») имеют 104 или 105 клавиш, появились и 122-клавишные модели.

Клавиши расширенной клавиатуры разделены на 4 группы:

• основная клавиатура;

• функциональная клавиатура;

• цифровая клавиатура (Numeric Keypad), при выключенном индикаторе NumLock (или включенном numlock и нажатии shift) используемая для управления курсором и экраном;

• выделенные клавиши управления курсором и экраном, дублирующие эти функции цифровой клавиатуры.

По электрическому интерфейсу клавиатуры XT и AT совпадают, за исклю­чением того, что двунаправленный интерфейс позволяет клавиатуре AT прини­мать команды от системной платы. Однако по логическому интерфейсу они несовместимы, а клавиатура AT иногда имеет переключатель режима XT/AT. Клавиатура PS/2 отличается от AT только исполнением разъема, при необхо­димости можно использовать переходник (лучше мягкий).

Внутренний контроллер клавиатуры способен определить факты нажатия и отпускания клавиш, при этом можно нажимать очередную клавишу, даже удер­живая несколько ранее нажатых. При нажатии клавиши клавиатура передает идентифицирующий ее скан-код. При удержании клавиши в нажатом положе­нии через некоторое время клавиатура начинает автоповтор передачи скан-кода нажатия этой клавиши. Задержка автоповтора (Typematic Delay) и скорость автоповтора (Typematic Rate) для клавиатур AT программируются командами, посылаемыми в контроллер 8042. Расширенная клавиатура позволяет выбирать 1 из 3 наборов скан-кодов.

Задание параметров автоповтора, выбор таблиц скан-кодов, управление све­тодиодными индикаторами, а также управление режимом сканирования мат­рицы клавиш и запуск диагностического теста осуществляется командами, посылаемыми центральным процессором в порт 60h (см. интерфейс клавиату­ры). Перед посылкой команды необходимо убедиться в готовности контроллера к их приему — бит 1 порта 64h должен иметь нулевое значение. При начальном тестировании POST в случае ошибки клавиатуры выводится сообщение с возможным указанием скан-кода залипшей клавиши.

Кроме традиционного стандартного исполнения существуют и другие варианты клавиатур. Малогабаритные клавиатуры портативных компьютеров интегриро­ваны в общий корпус, но часто эти компьютеры имеют разъем для подключения обычной внешней клавиатуры, работать с которой все-таки удобнее. Некоторые производители оригинальных PC-совместимых компьютеров применяют собственные конструкции клавиатур, разъемов и даже интерфейса (например, Olivetty), что затрудняет их замену. При отсутствии поддержки производителем или поставщиком это может привести к тому, что в один момент компьютер может стать «чемоданом без ручки», поскольку механика клавиш подвержена износу. Кроме того, на клавиатуры иногда проливают чай (или хуже того — сладкий кофе), что выдерживают далеко не все конструкции. Существует мно­жество вариантов клавиатур по используемым датчикам, по ощущениям от на­жатия и по расположению клавиш. Имеются разные эргономические варианты: клавиатуры, «разламывающиеся» на две половины, имеющие подкладки для рук и т. п. При большом объеме клавиатурного ввода на эти нюансы есть смысл обратить внимание, поскольку неправильное положение рук оператора может приводить и к профессиональным заболеваниям. По ощущению от нажатия раз­личают клавиатуры с «кликом» и без него. «Клик» — это щелчок, раздающийся при срабатывании нажатой клавиши. Щелчок может быть акустическим (это сильно раздражает соседей оператора по помещению) и механическим, ощуща­емым пальцами как преодоление некоторого предела упругости, после которо­го нажимаемая клавиша проваливается. В клавиатурах без клика срабатывание датчика почувствовать не удается, и, если оператор не привык смотреть на экран, возможны пропуски символов или их ложные повторы. Конечно же, выбор клавиатуры — дело вкуса пользователя, но он определяется и финансо­выми возможностями — цены клавиатур могут различаться на порядок.